電力工程自動(dòng)化控制理論知識(shí)解析與練習(xí)題集姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.電力工程自動(dòng)化控制的基本概念是什么？

A.利用電能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照預(yù)定的控制信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

B.利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。

C.通過自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程的自動(dòng)控制和優(yōu)化。

D.以上都是。

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成包括哪些部分？

A.控制器、執(zhí)行器、傳感器、被控對(duì)象。

B.電源、線路、開關(guān)設(shè)備、保護(hù)裝置。

C.線路、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷。

D.以上都是。

3.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要任務(wù)有哪些？

A.提高電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

B.優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高能源利用率。

C.實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。

D.以上都是。

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的基本原理是什么？

A.反饋原理。

B.開環(huán)控制原理。

C.閉環(huán)控制原理。

D.以上都是。

5.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要技術(shù)有哪些？

A.數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。

B.通信技術(shù)。

C.人工智能技術(shù)。

D.以上都是。

6.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要考慮哪些因素？

A.控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。

B.被控對(duì)象的不確定性。

C.控制信號(hào)的傳輸延遲。

D.以上都是。

7.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋控制有哪些類型？

A.比例控制。

B.積分控制。

C.微分控制。

D.以上都是。

8.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的前饋控制有哪些類型？

A.開環(huán)前饋控制。

B.閉環(huán)前饋控制。

C.混合前饋控制。

D.以上都是。

答案及解題思路：

答案：

1.D

2.A

3.D

4.D

5.D

6.D

7.D

8.D

解題思路：

1.電力工程自動(dòng)化控制是一個(gè)綜合性的概念，涉及電能的自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制設(shè)備等多方面內(nèi)容。

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成部分包括控制器、執(zhí)行器、傳感器和被控對(duì)象，這些部分共同構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要任務(wù)包括提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的基本原理是控制系統(tǒng)的閉環(huán)原理，即通過反饋機(jī)制調(diào)整系統(tǒng)的輸出以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制效果。

5.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要技術(shù)包括數(shù)字信號(hào)處理、通信和人工智能等，這些技術(shù)在提高自動(dòng)化控制水平方面發(fā)揮著重要作用。

6.穩(wěn)定性分析主要考慮控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，被控對(duì)象的不確定性以及控制信號(hào)的傳輸延遲等因素。

7.反饋控制類型包括比例、積分和微分控制，這些控制方式分別對(duì)應(yīng)系統(tǒng)響應(yīng)的三個(gè)不同特征。

8.前饋控制類型包括開環(huán)前饋、閉環(huán)前饋和混合前饋，它們分別對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)的不同控制策略。二、填空題1.電力工程自動(dòng)化控制的主要目的是保證電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的控制器是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接受輸入信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)過程的控制。

3.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功能，包括穩(wěn)定域、穩(wěn)定邊界、穩(wěn)定性裕度等。

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋控制主要有比例控制（P）和比例積分（PI）控制。

5.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的前饋控制主要有定值前饋控制和變前饋控制。

答案及解題思路：

1.電力工程自動(dòng)化控制的主要目的是保證電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。

解題思路：從電力工程自動(dòng)化控制的目的出發(fā)，結(jié)合電力系統(tǒng)的安全、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和效率，得出該答案。

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的控制器是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接受輸入信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)過程的控制。

解題思路：控制器作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接收和處理信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)過程的控制。

3.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功能，包括穩(wěn)定域、穩(wěn)定邊界、穩(wěn)定性裕度等。

解題思路：從電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析入手，考慮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功能的相關(guān)因素，得出該答案。

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋控制主要有比例控制（P）和比例積分（PI）控制。

解題思路：反饋控制在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有重要作用，根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制理論，總結(jié)出主要的反饋控制類型。

5.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的前饋控制主要有定值前饋控制和變前饋控制。

解題思路：前饋控制在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有輔助作用，根據(jù)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制理論，總結(jié)出主要的前饋控制類型。三、判斷題1.電力工程自動(dòng)化控制是電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理的必要手段。（√）

解題思路：電力工程自動(dòng)化控制通過對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)節(jié)和優(yōu)化，可以保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此，它是電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理的必要手段。

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的控制器可以完全代替人工操作。（×）

解題思路：盡管自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以大大減少人工操作，但完全代替人工操作仍然存在困難。例如在系統(tǒng)故障處理、緊急操作等方面，仍需人工進(jìn)行判斷和決策。

3.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要考慮系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功能。（√）

解題思路：電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要包括靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。其中，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性主要關(guān)注系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后的動(dòng)態(tài)過程，因此動(dòng)態(tài)功能是穩(wěn)定性分析的重點(diǎn)。

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋控制可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（√）

解題思路：反饋控制通過實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)輸出與期望值的差異，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，反饋控制是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。

5.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的前饋控制可以消除系統(tǒng)中的干擾。（√）

解題思路：前饋控制通過對(duì)干擾信號(hào)的預(yù)測(cè)和補(bǔ)償，可以在干擾進(jìn)入系統(tǒng)之前對(duì)其進(jìn)行消除或減輕，從而提高系統(tǒng)的抗干擾功能。在實(shí)際應(yīng)用中，前饋控制可以與反饋控制相結(jié)合，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述電力工程自動(dòng)化控制的基本概念。

解答：電力工程自動(dòng)化控制是指利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中各種設(shè)備和過程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控、調(diào)節(jié)和保護(hù)的一種技術(shù)。其目的是提高電力系統(tǒng)的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行效率。

2.簡(jiǎn)述自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成。

解答：自動(dòng)化控制系統(tǒng)通常由以下幾個(gè)基本組成部分構(gòu)成：

傳感器：用于檢測(cè)和轉(zhuǎn)換物理量成電信號(hào)。

控制器：根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算和處理，控制指令。

執(zhí)行器：根據(jù)控制指令，執(zhí)行對(duì)設(shè)備或過程的操作。

通信系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)各個(gè)部分之間的信息交換。

3.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要任務(wù)。

解答：電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要任務(wù)包括：

提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性：通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)，保持電力系統(tǒng)在正常狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行。

保證電力系統(tǒng)安全：通過故障檢測(cè)和隔離，減少故障對(duì)系統(tǒng)的影響，保障人身和設(shè)備安全。

提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性：通過優(yōu)化調(diào)度和控制，降低能源消耗，提高能源利用效率。

實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化：提高自動(dòng)化水平，減少人工干預(yù)，降低人力成本。

4.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的基本原理。

解答：電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的基本原理是基于反饋控制理論，通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和優(yōu)化?；驹戆ǎ?/p>

設(shè)定值：根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)定期望的系統(tǒng)狀態(tài)。

測(cè)量值：通過傳感器獲取實(shí)際系統(tǒng)狀態(tài)。

比較：將設(shè)定值與測(cè)量值進(jìn)行比較，得出偏差。

調(diào)節(jié)：根據(jù)偏差值調(diào)整執(zhí)行器動(dòng)作，使系統(tǒng)狀態(tài)接近設(shè)定值。

5.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要技術(shù)。

解答：電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要技術(shù)包括：

SCADA（監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）：通過自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電出力，保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。

電力系統(tǒng)保護(hù)：通過故障檢測(cè)和隔離，保護(hù)電力系統(tǒng)免受故障影響。

電力系統(tǒng)調(diào)度：優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

答案及解題思路：

1.答案：電力工程自動(dòng)化控制是指利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中各種設(shè)備和過程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控、調(diào)節(jié)和保護(hù)的一種技術(shù)。

解題思路：從自動(dòng)化控制的定義出發(fā)，結(jié)合電力工程的特點(diǎn)，說明其技術(shù)背景和應(yīng)用目的。

2.答案：自動(dòng)化控制系統(tǒng)通常由傳感器、控制器、執(zhí)行器和通信系統(tǒng)等組成。

解題思路：逐一列舉自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本組成部分，并簡(jiǎn)要說明每個(gè)部分的作用。

3.答案：電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要任務(wù)包括提高運(yùn)行穩(wěn)定性、保證電力系統(tǒng)安全、提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

解題思路：從電力系統(tǒng)運(yùn)行的多方面需求出發(fā)，概括自動(dòng)化控制的主要任務(wù)。

4.答案：電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的基本原理是基于反饋控制理論，通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和優(yōu)化。

解題思路：闡述反饋控制的基本概念，并結(jié)合電力系統(tǒng)自動(dòng)化的特點(diǎn)，解釋其工作原理。

5.答案：電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的主要技術(shù)包括SCADA系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、電力系統(tǒng)保護(hù)和電力系統(tǒng)調(diào)度。

解題思路：介紹每種技術(shù)的功能和應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)其在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的作用。五、論述題1.論述電力工程自動(dòng)化控制的重要性。

重要性：

提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率：自動(dòng)化控制能夠優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，減少能源消耗，提高發(fā)電和輸電效率。

保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定：自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)覺并處理異常情況，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

降低運(yùn)行成本：自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠減少人工操作，降低運(yùn)行成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

適應(yīng)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)發(fā)展需求：電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，自動(dòng)化控制成為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化、智能化發(fā)展的關(guān)鍵。

2.論述自動(dòng)化控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

應(yīng)用：

發(fā)電廠：自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠，實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制及優(yōu)化調(diào)度。

變電站：自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于變電站，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷及遠(yuǎn)程控制。

輸電線路：自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于輸電線路，實(shí)現(xiàn)輸電線路的運(yùn)行監(jiān)控、故障預(yù)警及維護(hù)管理。

配電網(wǎng)：自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用于配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控、故障診斷及負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度。

3.論述電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。

穩(wěn)定性分析：

系統(tǒng)穩(wěn)定性理論：研究電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，主要包括李雅普諾夫穩(wěn)定性理論、根軌跡法等。

系統(tǒng)穩(wěn)定性分析指標(biāo)：如系統(tǒng)傳遞函數(shù)、極點(diǎn)分布、李雅普諾夫指數(shù)等。

穩(wěn)定性分析方法：如時(shí)域分析法、頻域分析法、根軌跡分析法等。

4.論述電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋控制。

反饋控制：

反饋控制原理：反饋控制是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過不斷調(diào)整被控對(duì)象的輸出，使系統(tǒng)輸出與期望值保持一致。

反饋控制類型：如比例控制、積分控制、微分控制等。

反饋控制應(yīng)用：如電力系統(tǒng)中的電壓調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)、負(fù)荷平衡等。

5.論述電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的前饋控制。

前饋控制：

前饋控制原理：前饋控制是一種開環(huán)控制系統(tǒng)，通過預(yù)測(cè)系統(tǒng)輸入對(duì)輸出產(chǎn)生的影響，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出的預(yù)期目標(biāo)。

前饋控制類型：如線性前饋、非線性前饋等。

前饋控制應(yīng)用：如電力系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償、有功控制等。

答案及解題思路：

答案：

1.電力工程自動(dòng)化控制的重要性體現(xiàn)在提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、降低運(yùn)行成本、適應(yīng)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)發(fā)展需求等方面。

2.自動(dòng)化控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用包括發(fā)電廠、變電站、輸電線路、配電網(wǎng)等。

3.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要涉及系統(tǒng)穩(wěn)定性理論、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析指標(biāo)和穩(wěn)定性分析方法。

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋控制原理是通過不斷調(diào)整被控對(duì)象的輸出，使系統(tǒng)輸出與期望值保持一致，包括比例控制、積分控制、微分控制等類型。

5.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的前饋控制原理是通過預(yù)測(cè)系統(tǒng)輸入對(duì)輸出產(chǎn)生的影響，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出的預(yù)期目標(biāo)，包括線性前饋、非線性前饋等類型。

解題思路：

1.根據(jù)電力工程自動(dòng)化控制的重要性，分析其在電力系統(tǒng)運(yùn)行、安全、成本、發(fā)展等方面的作用。

2.結(jié)合自動(dòng)化控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例，闡述其在不同環(huán)節(jié)的作用。

3.了解電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法，分析其理論、指標(biāo)和常用方法。

4.根據(jù)反饋控制原理，闡述其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用類型及特點(diǎn)。

5.根據(jù)前饋控制原理，闡述其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用類型及特點(diǎn)。六、計(jì)算題1.計(jì)算電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的輸入為\(r(t)\)，輸出為\(y(t)\)，系統(tǒng)的微分方程為\(\frac{d^2y}{dt^2}2\zeta\omega_n\frac{dy}{dt}\omega_n^2y=\frac{dr}{dt}\)，其中\(zhòng)(\zeta\)為阻尼比，\(\omega_n\)為自然頻率。求該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)\(G(s)=\frac{Y(s)}{R(s)}\)。

2.計(jì)算電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為\(G(s)H(s)=\frac{K}{s^22\zeta\omega_ns\omega_n^2}\)，其中\(zhòng)(K\)為增益，\(\zeta\)為阻尼比，\(\omega_n\)為自然頻率。當(dāng)輸入為單位階躍信號(hào)\(r(t)=1\)時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差\(e_{ss}\)。

3.計(jì)算電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功能指標(biāo)。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為\(G(s)H(s)=\frac{K}{s^22\zeta\omega_ns\omega_n^2}\)，當(dāng)\(\zeta=0.7\)，\(\omega_n=2\)rad/s，輸入為單位階躍信號(hào)\(r(t)=1\)時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)的上升時(shí)間\(t_r\)，峰值時(shí)間\(t_p\)，調(diào)節(jié)時(shí)間\(t_s\)和超調(diào)量\(M_p\)。

4.計(jì)算電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性裕度。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為\(G(s)H(s)=\frac{K}{s^22\zeta\omega_ns\omega_n^2}\)，當(dāng)\(\zeta=0.5\)，\(\omega_n=3\)rad/s，輸入為單位階躍信號(hào)\(r(t)=1\)時(shí)，計(jì)算系統(tǒng)的增益裕度\(MG\)和相位裕度\(\phi_M\)。

5.計(jì)算電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的反饋控制參數(shù)。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的反饋控制結(jié)構(gòu)為\(G(s)=\frac{K}{s^22\zeta\omega_ns\omega_n^2}\)，反饋控制參數(shù)為\(K\)，\(\zeta\)，\(\omega_n\)。當(dāng)系統(tǒng)要求上升時(shí)間為\(t_r=0.5\)秒，峰值時(shí)間為\(t_p=1\)秒，超調(diào)量\(M_p=10\%\)時(shí)，計(jì)算相應(yīng)的\(K\)，\(\zeta\)，\(\omega_n\)。

答案及解題思路：

1.解題思路：

通過微分方程求傳遞函數(shù)\(G(s)\)。

使用拉普拉斯變換將微分方程轉(zhuǎn)換為\(s\)域的代數(shù)方程。

解代數(shù)方程得到傳遞函數(shù)。

2.解題思路：

使用終值定理計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差\(e_{ss}\)。

穩(wěn)態(tài)誤差\(e_{ss}=\lim_{t\to\infty}[y(t)r(t)]\)。

3.解題思路：

使用單位階躍響應(yīng)計(jì)算動(dòng)態(tài)功能指標(biāo)。

上升時(shí)間\(t_r\)是從0%到100%上升的時(shí)間。

峰值時(shí)間\(t_p\)是從0%到第一次峰值的時(shí)間。

調(diào)節(jié)時(shí)間\(t_s\)是從2%到98%上升的時(shí)間。

超調(diào)量\(M_p\)是峰值與終值之差與終值的比值。

4.解題思路：

使用奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)計(jì)算穩(wěn)定性裕度。

增益裕度\(MG\)是系統(tǒng)增益增加到導(dǎo)致不穩(wěn)定的最小增益值。

相位裕度\(\phi_M\)是系統(tǒng)相位到達(dá)180°的最小相位變化。

5.解題思路：

使用動(dòng)態(tài)功能指標(biāo)反推反饋控制參數(shù)。

根據(jù)動(dòng)態(tài)功能指標(biāo)公式反解\(K\)，\(\zeta\)，\(\omega_n\)。七、設(shè)計(jì)題1.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)具備對(duì)某一電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、控制以及故障報(bào)警的功能。要求系統(tǒng)采用模擬量和數(shù)字量信號(hào)輸入，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制模式切換。

解答：

系統(tǒng)組成：

1.電源模塊：提供穩(wěn)定的電源。

2.輸入模塊：包括模擬量傳感器和數(shù)字量傳感器，用于采集電力設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.處理模塊：對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，包括信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)濾波等。

4.控制模塊：根據(jù)處理模塊輸出的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的控制。

5.輸出模塊：包括手動(dòng)操作界面和自動(dòng)控制輸出接口。

系統(tǒng)功能：

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2.手動(dòng)和自動(dòng)控制模式切換。

3.故障報(bào)警功能。

2.設(shè)計(jì)一個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制器。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)計(jì)一個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制器，該控制器應(yīng)具備對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、參數(shù)調(diào)節(jié)、故障診斷和遠(yuǎn)程通信等功能。

解答：

控制器組成：

1.處理器：負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)處理和控制邏輯執(zhí)行。

2.存儲(chǔ)器：用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.通信模塊：實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程控制。

4.輸入輸出接口：用于與傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信。

控制器功能：

1.實(shí)時(shí)監(jiān)控電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2.根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。

3.故障診斷和報(bào)警。

4.遠(yuǎn)程通信和監(jiān)控。

3.設(shè)計(jì)一個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的反饋控制回路。

題目?jī)?nèi)容：

設(shè)計(jì)一個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的反饋控制回路，該回路應(yīng)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)的電壓、頻率等參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定控制。

解答：

回路組成：

1.控制器：負(fù)責(zé)接收輸入信號(hào)并輸出控制信號(hào)。

2.執(zhí)行器：根據(jù)控制信號(hào)調(diào)整電力系統(tǒng)的